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基于有限元数值模拟的冷拉伸滚压成形的研究

作　者: 陈家兑
导　师: 王自勤
学　校: 贵州大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 阶梯轴零件 ADINA 有限元数值模拟滚压成形
分类号: TG376
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 193次
引　用: 4次
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内容摘要

目前，阶梯轴零件广泛应用于机械、航空、航海等工业之中，其材质、表面质量及综合机械性能均要求很高，阶梯轴零件的强度对整台机器寿命影响很大，其质量的优劣，直接影响着机器的工作性能和使用寿命。然而，目前这类零件的加工除少数部分采用楔横轧加工外仍是采用传统的切削加工，存在着材料利用率低、能耗大、生产率低、成本高、工人劳动强度大等缺点。本文对阶梯轴零件采用冷拉伸滚压成形的加工方法，克服了其他加工方法中的需要对工件进行预加热、材料利用率低、能耗大和生产率低等缺点，使得在常温下高速有效的阶梯轴零件成形成为可能。本文利用数值模拟的方法，采用大型有限元软件ADINA对两种弹塑性材料模型的滚压加工过程进行了详细的研究。在进行有限元模拟中，着重对施加拉力、滚压进给量等工艺参数进行了分析研究，并利用有限元软件的后处理功能对阶梯轴零件冷拉伸滚压成形加工过程的应力变化进行了分析，为实际试验、生产中工艺参数的确定打下了理论基础。本文还将实验结果与有限元模拟结果进行了对比分析，得出了一些重要的理论依据和实验参数，为以后的研究工作、实际生产提供了宝贵的参考价值。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-26
第一章绪论  26-31
  1.1 课题背景  26-27
  1.2 研究内容  27-28
  1.3 金属塑性成形过程的有限元仿真技术介绍  28-31
    1.3.1 金属塑性成形分析数值模拟方法  28
    1.3.2 塑性成形中有限元方法的发展及应用  28-31
第二章有限变形弹塑性有限元理论基础  31-47
  2.1 概述  31-32
  2.2 有限变形的应变度量和应力度量  32-37
    2.2.1 有限变形的应变度量  32-33
    2.2.2 有限变形的应力度量  33-37
      2.2.2.1 柯西应力张量  33-34
      2.2.2.2 拉格朗日应力张量  34-35
      2.2.2.3 克希荷夫应力张量  35-36
      2.2.2.4 三种应力张量的关系  36-37
  2.3 静力平衡微分方程和应力边界条件  37-39
    2.3.1 柯西应力的平衡  38
    2.3.2 拉格朗日应力的平衡  38-39
    2.3.3 克希荷夫应力的平衡  39
  2.4 有限应变弹塑性有限元分析  39-47
    2.4.1 应力应变矩阵  40-42
    2.4.2 虚功率方程  42-43
    2.4.3 有限元方程  43-47
第三章有限元数值模拟  47-73
  3.1 ADINA有限元分析软件介绍  47-49
    3.1.1 ADINA系统概述  47-48
    3.1.2 ADINA软件模块  48-49
      3.1.2.1 ADINA-AUI(前后处理模块)  48
      3 1.2.2 ADINA(结构分析模块)  48-49
    3.1.3 ADIAN软件技术特点  49
  3.2 关于有限元非线性分析  49-52
    3.2.1 材料非线性  50
    3.2.2 边界非线性  50-52
  3.3 滚压模型的实体造型及网格划分  52-62
    3.3.1 滚压模型的实体造型  52-54
    3.3.2 滚压模型的网格划分  54-56
    3.3.3 工件的材料参数  56-58
    3.3.4 边界条件  58-60
    3.3.5 施加载荷  60
    3.3.6 加载步骤  60-62
  3.4 数值模拟结果分析  62-71
  3.5 本章小结  71-73
第四章试验结果与模拟结果的对比  73-80
  4.1 试验装置的介绍  73-74
  4.2 试验结果  74-78
  4.3 试验结果与有限元模拟结果的对比分析  78-80
第五章结论  80-81
致谢  81-82
参考文献  82-84
附录  84-85
原创性声明  85
关于学位论文使用授权的声明  85

基于有限元数值模拟的冷拉伸滚压成形的研究

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